岩土工程设计安全度荷载

注册土木工程师（岩土）继续教育：

岩土工程设计安全度3

岩土工程荷载3岩土工程荷载3.0荷载取值与安全度3.1荷载的分类3.2荷载的统计与概率模型3.3荷载的代表值3.4荷载组合3.5荷载分项系数3.0荷载取值与安全度容许应力法总安全系数法概率极限状态法3.0荷载取值与安全度

荷载（作用）和抗力是任何工程普遍存在的一对矛盾，为了确保工程安全，抗力对于荷载必须有一定的裕度，这就是安全度。

3.0荷载取值与安全度S：作用效应——作用——荷载

◆作用效应——由作用引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等

直接作用（施加在结构上的集中力、分布力-荷载）作用间接作用（引起结构外加变形或约束变形的原因）3.1荷载的分类荷载的分类：

◆按随时间的变化分类

（永久作用、可变作用、偶然作用）◆按随空间的变化分类（固定作用、自由作用）

◆按结构的反应特点分类（静态作用、动态作用）

◆按有无限值分类（有界作用、无界作用）3.1荷载的分类荷载的分类：结构上的荷载可分为下列三类：永久荷载例如结构自重、土压力、预应力等。可变荷载例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。偶然荷载例如爆炸力、撞击力等。注：自重是指材料自身重量产生的荷载（重力）（《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）3.1.1）3.1荷载的分类荷载的定义：永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。

可变荷载：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。

偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。

表4．1．1桥涵荷载荷载分类荷载名称荷载分类荷载名称主力恒载结构构件及附属设备自重预加力混凝土收缩和徐变的影响土压力静水压力及水浮力基础变位的影响附加力制动力或牵引力风力流水压力冰压力温度变化的作用冻胀力活载列车竖向静活载公路活载(需要时考虑)列车竖向动力作用长钢轨纵向水平力(伸缩力和挠曲力)离心力横向摇摆力活载土压力人行道人行荷载特殊荷载列车脱轨荷载船只或排筏的撞击力汽车撞击力施工临时荷载地震力长钢轨断轨力3.1荷载的分类荷载分类的意义出现的概率变异性概率模型标准值的选取荷载组合设计的安全度3.2荷载的统计与概率模型

出现荷载最大值的时域问题：设计基准期——为确定可变荷载代表值而选用的时间参数3.2荷载的统计与概率模型永久荷载

◆在任一时刻，发生的概率接近或等于1；

◆在结构使用期间，荷载值随时间的变化通常可以忽略；

◆荷载值的不确定性的量级与其他荷载类型相比小很多。模型：随机变量模型化的样本函数：一条与时间轴平行的直线永久荷载的概率分布，一般采用正态分布，其标准值可直接由其总体分布的平均值确定可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重（或单位面积的自重）平均值确定

3.2荷载的统计与概率模型可变荷载

◆在任一时刻，荷载出现与否是随机事件；

◆在结构使用期间，荷载的量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计概率模型：随机过程模型化为平稳二项随机过程模型化的样本函数：等时段的矩形波函数

3.2荷载的统计与概率模型平稳二项随机过程假定：(1)根据荷载每变动一次作用在结构上的时间长短，将设计基准期等分为个相等的时段，或认为设计基准期内荷载均匀变动次；(2)在每个时段内，荷载出现的概率为p，不出现的概率为q＝1-p；(3)在每一时段内，当荷载出现时，其幅值是非负的随机变量，且在不同时段上其概率分布函数相同，这种概率分布称为任意时点荷载概率分布；(4)不同时段上的荷载幅值随机变量相互独立，且与在时段上荷载是否出现也相互独立。3.2荷载的统计与概率模型楼面活荷载的统计◆持久性活荷载任意时点持久性活荷载的分布：极值Ⅰ型◆临时性活荷载

任意时点临时性活荷载的分布：极值Ⅰ型3.2荷载的统计与概率模型楼面活荷载的统计3.碗2荷载衫的统图计与与概率险模型楼面疗活荷行载的签取值荷载絮规范闸：互民用阴建筑背楼面蜜均布劈燕活荷互载标史准值规范鞋提供展的荷载羡标准膏值，膀若属砌于强纯制性页条款幅，则子在设睡计中或必须作为井荷载咏最小索值采贝用；若亦不属蔽于强胡制性税条款学，则弓应由萍业主器认可游后采限用，讨并在弄设计业文件怠中注叶明。3.童2荷载涝的统伞计与林概率败模型楼面常活荷怪载的庭折减－不谷可能助以标汇准值愧的大痒小同朱时布种满所挡有楼絮面楼面皇梁：第1科（1训）项支：量第炊1（豪2）梢～7渣项：良……取0闷.9牵取纽奉0.与9墙、血柱、激基础减：3.万2荷载肯的统茧计与旺概率治模型风荷扩载的浊统计荷载呜量值赏的数裁学模们型：垂直盯作用枣于建氧筑物胜表面足上的甚风荷禾载标汗准值要：—基本条风压欺:按规丑定的小地貌工、高敢度、夸时距策等量碰测的餐风速蚊所对寒应的根风压3.咱2荷载景的统插计与锈概率序模型风荷籍载的通统计基本胡风压—基本详风速：◆标准酿高度筑的规清定：裳10陈m◆地貌杠的规桨定床：空兵旷平东坦地畅貌◆公称瘦风速炭的时丙距训(公数称风搭速实狠际是缴一定昂时间扎间隔织内（哭称为薄时距轮）的煮平均液风速卵):10驶mi朝n◆最大啊风速心的样科本时崇间:1年◆基本独风速系的重畜现期3.酸2荷载担的统久计与肆概率岭模型风荷项载的微统计基本诊风压慰的确谜定方伤法是，胸根据滥规定领的高持度、麦规定咐的地诉貌、不规定蕉的时拢距和圆规定包的样惜本时塌间所诊确定济的最岗大风洗速的鹅概率说分布芝，按暮规定朋的重脸现期钻(或灵年保稳证率益)确珠定基渗本风艘速，楼然后宾依据炼风速类与风浮压的立关系恼得到遍基本赶风压要。3.半2荷载陆的统泳计与息概率瞧模型风荷汪载的亲概率伙模型风速拆的年降最大组值概兆率模蜻型：极值呼Ⅰ型分布偏函数撒：分布劲的尺誉度参顶数、岂位置沸参数疏（即尖众值递）与耽均值症和标吹准差蹈的关驴系：3.鞭2荷载件的统玩计与意概率而模型不同台重现悠期风倚压的蹄确定◆根顺据统烫计数许据，闪确定翁平均脏重现平期为漆R的假最大惑风速◆根矿据规衬范查斜表，部10灯年，德50乐年，罚10恢0年◆根润据规袭范规洁定换毫算：3.准2荷载批的统益计与涉概率低模型作用她在建迁筑物牲上的锤风荷志载——虑基本协风压谨：愿分布烤图、乒表——舰风压资高度脾变化缺系数锄；——执风荷鹿载体拘型系商数；——叮高度驴处的慨风振何系数3.碰2荷载影的统妖计与验概率炉模型雪荷奋载的照统计屋面核水平梦投影伞面上掀的雪荷芳载标栽准值按下狭式计筒算：式中鼠—傻—雪败荷载亡标准伙值；——炎屋面竿积雪蜘分布放系数蒙；——惨基本吴雪压雪压那s：控可根经据雪络深和僵积雪矩的密追度计躺算得侨出即基本姓雪压先：当寨地空悟旷平毒坦地条面上楼的积征雪荷明载3.假2荷载危的统胆计与桐概率谨模型雪荷欠载的醒概率团模型样本嗓统计碑时间忍：1效年（阻7月楼至次膨年6食月份驱间的扯最大闯雪压贺）雪压咐的年串最大赞值概露率分枯布：极值昼I型3.仓2荷载痕的统帜计与驱概率扁模型不同喊重现永期雪眉压的舞确定◆根掌据统县计数奶据，上确定馅平均奇重现祝期为答R的剃最大缠雪压◆根互据规庄范查匠表，端10拔年，务50注年，闹10败0年◆根吼据规层范规该定换义算：3.锈2荷载押的统夫计与挣概率系模型雪荷投载的脖分布与屋恢面形偿式有度关计算愿不同舍构件料考虑荡不同翅分布屋面钉板、项檩条株：不陶均匀典分布糊的最猎不利寇情况艰；屋架报、拱糊壳：电全跨代均匀爆、全挡跨不扑均匀充、半兔跨均杰匀；框架阀、柱吸：全戚跨均骄匀3.渴2荷载枝的统蹄计与咸概率色模型雪荷裁载的番取值山区育：实依际调碑查；轨增大花20漂％。对雪乎荷载拉敏感火的结速构，来基本颜雪压杏应适鲁当提稍高3.绕2荷载忍的统凤计与筑概率屋模型地震龟作用地震猪作用浓的随陕机性诵——辟时间蛾、空扶间、挠强度作用百效应喷——脆强度置、频殊谱、慎持续彩时间工程锋抗震船——睛设计笛反应右谱3.肾2荷载裁的统粉计与断概率类模型抗震扬设计动的三茄水准馋设防摄目标第一禽水准插烈度旅要求——小震究（低看于抗茫震设磁防烈省度）更不坏芳：50年内斥超越搜概率63％的各地震辱烈度冠（众冬值烈竖度）钱作用采下，愈建筑铺处于瘦正常遮使用角状态允，视牢为弹舒性体巡寿系第二观水准熟烈度彼要求——中震胀（地肿震基交本烈偿度）之可修番：50年内则超越乌概率说约10％的施地震爬烈度吴作用洞下，仔结构剩进入搭非弹叼性工配作阶硬段，散变形沉可控政损坏锈可修第三川水准膜烈度卧要求——大震冶（高累于抗恨震设不防烈旁度）溉不倒等：50年内谊超越吹概率2％～3％的掏地震哲烈度磁（罕绝遇地乔震）技作用碍下，挂结构亏有较露大非昌弹性享变形山，不献致倒兼塌或烦发生狡危及问生命割的严壮重破乎坏3.义2荷载舌的统约计与腰概率洲模型偶然影荷载偶然佩荷载启是指仿在结野构使风用期也间不百一定盘出现忘，一怎旦出姨现，各其值涌很大番且持房诚续时乖间很兽短的鞋荷载题，包吸括撞陷击、停爆炸她、火阶灾、衬龙卷猴风等老。偶然踢荷载足出现逝是罕虽遇事设件，穴概率激极小板，能齐够收市集的肯资料啦也非旗常有袄限，身一般掌都是喘根据询工程洁经验镰，考翅虑结盗构的末使用子特点袄，进亿行综打合判枣断分扔析，饮确定途一个唱量值殖作为驱代表投值。3.头2荷载欧的统在计与皆概率魔模型岩土顶压力土压圣力也消具有社长期棉作用仿，且择压力刊随时桶间变背化量负与平监均值倍相比老可以储忽略欣，或组单调恭变化监并能争趋于帐限值菊的特懂点，护因此艺也属墨于永隔久荷穴载。标准处值可游直接豆由其毁总体享分布始的平承均值惯确定慨。3.施3荷载钉的代唇表值荷载前的选脊用：任何问荷载溜都具垄有不算同性枯质的卸变异秧性，佛但在钓设计纤中，税不可淹能直男接引肺用反仔映荷房诚载变晚异性凡的各近种统少计参贺数，偿通过矮复杂毒的概段率运带算进仁行具衣体设象计。迎因此覆，在啦设计逢时，随除了面采用段能便拿于设峡计者裁使用盛的表运达式劳外，华对荷贯载仍伍应赋予握一个菠规定术的量扭值，称名为荷研载代誉表值匪。2.右1.肌4荷载躺代表醉值：设计拾中用竿以验水算极软限状民态所燃采用宗的荷夺载量央值，患例如标准俱值、夺组合密值、球频遇也值和及准永禽久值违.3.枪3荷载杀的代虏表值标准贩值：屈荷载阻的基碧本代首表值纱，为设症计基词准期脑内最听大荷司载统叔计分切布的害特征年值（脊例如出均值令、众时值、假中值母或某蜻个分皂位值村）.*震荷佩载标轿准值歌是指悬设计信基准驾期内天可能奶出现睡的最轧大荷彻载值斜。由盒于荷旷载本尼身的哈随机炊性，罢因而赞使用愉期间穴的最疮大荷课载也啄是随赖机变赖量，型其统厅计参鸦数和涛概率屠分布亲类型俱，可宝以观臭测数飞据为笼基础筛，运延用参然数估勾计和伤概率征分布局的假河设检析验方优法确于定。讽荷载薯标准毫值则犁可根歇据它算在设登计基摇准期稳内最坏大值慨概率桨分布翼的某壤个分羞位值壳来确拣定，淹如取穴其统纵计特臭征值瓜(平堪均值速、众拼值、岂中值厦等)熊或某贞个分牧位值忌(9剃0%啄分位毒值或湖95段%分榜位值仅等)羞。*帅对哗于可谋变作浓用的席标准妻值，坚有时限可以脉通过因平均灯重现拐期的国规定拨来定涂义。*蚀当灾对某卡种作谊用无崭法取满得充钟分数圣据资杰料时补，只赏能根呜据已侨有的柔工程筑实践背经验营，经帝分析痕判断御后，川协议功一个浪公称单值作有为代荷表值搜。3.欢3荷载板的代燃表值组合惩值：对狗可变柿荷载多，使母组合翻后的面荷载帐效应着在设扛计基消准期辆内的选超越忧概率壤，能救与该哀荷载廊单独僻出现袄时的沈相应拥概率岔趋于鬼一致活的荷添载值技；或猾使组城合后艳的结斗构具漆有统族一规程定的乡丰可靠底指标跳的荷锄载值乓。*佛当桌有两坏种或量两种岛以上酿的可杀变荷棋载在溉结构牲上要织求同扶时考关虑时黑，由画于所抢有可固变荷矿载同际时达怕到其喘单独苗出现鸽时可怠能达泛到的闪最大赠值的泳概率前极小妈，因谋此在俩结构毫按承饰载能草力极垂限状点态设哑计时坡，除滔主导宫荷载最（产逃生最锻大效租应的脖荷载游）采庆用标腰准值胸为代把表值宣外，之其他友伴随雾荷载豪均应鉴采用浩相应狭于主旨导荷熊载出屠现时私段内脊的最庸大量竭值，趴也即雅以小昆于其融标准渗值的稠组合已值为券荷载鉴代表山值。*案可众变荷节载组夜合值年，应面为可赴变荷旁载标职准值伞乘以疾荷载厕组合云值系道数。3.季3荷载病的代每表值频遇剂值：对链可变稠荷载渔，在欧设计旬基准处期内仿，其恰超越引的总翼时间席为规草定的耗较小汉比率沾或超起越频言率为玻规定斯频率聪的荷累载值邀。*拉当用允许童某些售极限赏状态兴在一押个较宰短的解持续霜时间淘内被首超过运，或毁在总并体上平不长消的时以间内胡（如方超过看的总蹦持续旋时间霞与设倘计基双准期皇之比义不大弓于0库.1忍）被刺超过假，就盒可以连采用沃相应戏的较瓦小数笛值作恋为荷打载的躬代表末值。擦它相围当于女在结域构上堤时而浸出现轰的较述大荷汤载值亮，但职总是址小于范荷载昌的标窗准值半。*咐可睡变荷芦载频腹遇值哗应取革可变溜荷载昏标准闯值乘缺以荷虑载频异遇值声系数言。3.药3荷载些的代椒表值准永房诚久值：对严可变幅荷载医，在阵设计雄基准际期内墓，其患超越株的总庄时间巴约为坦设计威基准部期一歪半的坏荷载拥值。*咸它如相当赛于可谷变荷步载在题整个掠变化肿过程围中的裕中间撕值。恼对于田在结拳构上派经常艰作用日的可咏变荷帽载，先应以佳准永脸久值很为代乔表值男。*笨可变币荷载云准永拐久值冷应取异可变阀荷载均标准样值乘撤以荷比载准唉永久冠值系涌数。3.胖3荷载懒的代壳表值荷载佩的选叶用原搅则3.鸭1.疗2建筑悠结构捡设计银时，贵对不敢同荷辟载应宇采用夫不同逮的代车表值哑。对永尾久荷机载应廉采用芹标准抹值作彼为代六表值摔。对可汪变荷获载应著根据给设计办要求琴采用乖标准篇值、娃组合姿值、钞频遇州值或兽准永拾久值冻作为殖代表屋值。对偶滚然荷弓载应博按建转筑结砌构使禾用的暴特点眯确定茎其代抄表值陪。3.蓄3荷载或的代特表值荷载极设计顽值荷载迈代表等值与拆荷载跌分项发系数反的乘絮积。3.眼4荷载于组合荷载够组合铃：按极滚限状洽态设贼计时转，为军保证诉结构疯的可笑靠性阵而对物同时卷出现另的各暑种荷板载设允计值号的规侄定。3.愿4荷载轻组合原因猫：作用鞋在结顾构物猛上的盏各类邮荷载朽中，感除永袖久荷怪载以感外，法可变跪荷载抖、偶稼然荷卖载是豪否出灵现以捐及出呀现时绘量值砖的大全小，袋都具远有随珍机性疤。这敲些随念机出驴现的滋荷载纽奉之间举，有掠些是毁相互拘独立魂的，发有些煌是密滴切相狡关的旷，有俯些是黑几乎罩不会章同时香出现筛的。3.煌4荷载刷组合目的忠：保证话在各姻种可逝能出存现的狮荷载晓组合竞情况声下，使通过句设计垃，都懂能使歇结构脸具有诉不低结于规台范规漆定的恰而且莲大致论相同瞒的可迎靠度拍水平昌，并凤对可条能同赛时出带现的呢各种肢荷载搬作用汇的设澡计值考做出激合理企的规完定。3.烫4荷载五组合方法恩1飞峰湾值叠促加法对于积同时虹作用环的种刺荷载黎，设安在设乖计基瞧准期妈内的客最大宜值分光别为毕，则厌荷载慈组合抢最大瓶值取耕为：3.袜4荷载棒组合方法询2著T孙ur揉ks馋tr爆a组社合规使则轮流混以一锤个荷宵载效茂应在碎设计葛基准抱期内铜的最遥大值踪蝶与其梦余荷哨载的分任意经时点傲值组壶合搂；荷载柱效应脊组合猎取上跟列诸丛组合层的最蓄大值3.雁4荷载跪组合方法低2僚T诵ur讨ks欺tr筑a组俘合规第则3.致4荷载昨组合方法猛3JC甘SS神组合摔规则该规由则是夸国际每结构楼安全军度联吴合委贸员会浴(J闷CS劲S)点建议僚的荷吗载组捐合规袄则，表要点聪是：荷载顺的样掏本函财数为米平稳岛二项穿随机善过程佩；荷载换与荷较载效封应之相间满刚足线运性关珍系；根据肉经验扒与分韵析，辆确定删可能年相遇谋的荷系载种誉类；政不可嗽能同救时出播现的饱荷载歌不考刘虑其碍间的扬组合终；当一萍种荷召载取莲设计混基准驻期最厘大荷脆载或野时段肠最大脾荷载趟时，匀其他娘参与侮组合静的荷剩载仅鹿在该汗最大盈荷载强的持码续时写段内总取相嗽对最鸣大荷黎载，无即：3.苦4荷载舞组合方法辽3JC轧SS接组合否规则3.射4荷载套组合方法明3JC率SS废组合速规则按该拢规则押确定形荷载附效应颜组合秘的最兴大值蛇时，皱可考桂虑所用有可慈能的翁不利庆组合孙项，唇取其潜中最辟不利渔者。3.征4荷载糕组合规范棍规定乡丰的荷特载组宇合基本修组合胆：承所载能尽力极稻限状堆态计手算时钓，永小久作笔用和衔可变戏作用或的组井合。3.绕4荷载斜组合规范凤规定井的荷抱载组锋合偶然旨组合肠：承征载能牧力极望限状爪态计茄算时丧，永悔久作子用、绞可变些作用鲁和一意个偶阅然作狱用的夜组合壁。3.西4荷载惨组合规范迎规定颗的荷惧载组消合标准烦组合赚：正隆常使冰用极糟限状仪态计允算时嫌，采伶用标概准值哈或组中合值颈为荷愤载代伞表值挨的组钥合。（主菌要用伐于当搬一个疏极限焰状态懒被超虹越时辉将产毛生严类重的它永久减性损痒害的朵情况步）3.借4荷载仔组合规范滑规定滚的荷奥载组梅合频遇暮组合舅：正定常使规用极奴限状献态计愿算时换，对狭可变颈荷载猾采用淋频遇诱值或份准永略久值覆为荷丧载代虑表值手的组验合。（主恶要用裳于当找一个技极限